Introduction
血管の内皮内層に損傷は止血応答、または血栓の形成を通じて修復される。血液は、細胞外マトリックスに浸透すると、組織因子は、凝固カスケードの開始を容易に血流中の血小板を活性化する。この治癒過程の重要な機械的な構成要素は、高弾性であるフィブリン繊維からなるフィブリンマトリックスであり、かつ大きな力1-4を維持することができる。多くの研究が盛んに過去数十5-13フィブリンの形成構造、および機能を研究している。
例えば、糖尿病および鎌状赤血球のような疾患を有する患者は、心筋梗塞、虚血性心疾患、および脳卒中14-19として血栓性合併症を発症するリスクを有する。 200万人以上の人が新たに米国で毎年糖尿病と診断されている。タイプI:糖尿病には2つの種類があります本体は、体がインスリン抵抗性となり、インスリン、およびタイプII、十分な量を生産することができない。糖尿病患者では、心血管疾患(CVD)は、疾患20,21に関連する罹患率および死亡率の80%の原因である。
鎌状赤血球症(SCD)は、米国22で10万人以上の人々に影響を与える遺伝的血液疾患です。 SCDは難しい細胞が血管系23を通過できるようにすること、三日月形になるように、赤血球を引き起こす点突然変異疾患である。これらの疾患状態の両方は、体内のアテローム血栓性の状態を発症する可能性を高める。この理由の一つは、疾患状態14,24-26における変化したフィブリン構造と機能の結果である。
糖尿病や鎌状赤血球症の両方において、アテローム血栓症および心血管疾患(Cを誘導し、凝固亢進とhypofibrinolysis活動がありますVD)健康な患者17,27,28と比較した。これはhypofibrinolysisは、アテローム性動脈硬化症の進行を促進し、早期冠動脈疾患を有する患者について29再発虚血イベントを拘禁することが知られている。現在の原稿では、この特定の設定で、フィブリンの物理的特性の役割を調べた。非疾患患者におけるフィブリン血餅の構造は、薄い繊維、より大きな孔、及び一般に低密度の14,24で構成されている。健康な患者における気孔率の増加及び低密度のフィブリン塊は、線溶16を容易にすることが見出されている。糖尿病及び鎌状赤血球症などhyperthrombotic条件で、健康な患者30-33に2.5 mg / mlの正常レベルから増加するフィブリノーゲン濃度を引き起こすフィブリノゲン産生の増加がある。健康な、非直径と比較して、糖尿病患者に形成されたフィブリン塊は、以上の分岐点を有する、より高密度、より剛性の、多孔性の低いことが見出されているbetic患者14,24,33-35。改変されたフィブリン構造が血栓形成に関与するタンパク質中に存在する糖化メカニズムの結果である。グルコース分子が適切に架橋グルタミンおよびリジン残基33,36,37からのヒト第XIIIa因子(活性化XIII因子)を阻害フィブリノゲン分子、上のリジン残基に結合したときに非酵素(不可逆)糖化が起こる。
フィブリンネットワークの構造解析は、最近広く研究されている。特に、研究者は、電子顕微鏡および血管(内皮)細胞および血管外(線維芽細胞および平滑筋)双方の細胞がフィブリン構造40を分析するフィブリン構造39を利用粘弾性スペクトル解析にどのように影響するかを調べたフィブリンネットワーク38の3D再構成などを利用している実験を使用してフィブリン構造と機械的特性との間の相関を開発し、計算は、41に近づく インビトロでのフィブリノーゲン糖化を誘発するためにグルコース溶液中でインキュベートした。鎌状赤血球症凝固条件をシミュレートするために、増加したフィブリノゲン濃度は、我々のグループ42によって、以前に行われたように患者から採取した鎌状赤血球ヘマトクリットと混合した。これらの方法は、構造および機能病的条件下でのフィブリン塊の形成及びフィブリン溶解に関与するだけでなく、CVDを誘導するメカニズムを調べた。これらの疾患についての現在の情報に基づいて、糖化されたフィブリン塊構造は、少数のAでより高密度であったND小さな孔。鎌状赤血球患者からの赤血球(RBC)とフィブリン塊はまた、より高密度でありRBCおよび凝集フィブリンクラスターの凝集を示した。これは、以前に43決定された十分に確立された現象である。また、線維素溶解率が健全な、正常なフィブリンと比較して減少しプラスミンとない糖化フィブリン塊に有意に低いであろうと仮説を立てた。結果は、糖化フィブリン塊のために、著しく異なる溶解速度の結果だけ減少プラスミン濃度の条件下で観察されたことを示した。細胞およびタンパク質が凝固活性のリアルタイムビデオのキャプチャを可能にするそれらの天然の状態で残っているため、共焦点顕微鏡を使用して、この実験的手法は、他の撮像方法を超える有意な利点を提供する。合成的に誘導凝固のこの方法は、患者のサンプルを取得し、個々のフィルタリングより効率的で安価でより多くの時間であるタンパク質および酵素。サンプル間のばらつきは、プラズマ中の他のタンパク質の結果として存在しなかったように、また、血栓を合成するために分離されたタンパク質および酵素を使用することにより、血栓を標準化した。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
注:以下のプロトコルは、ジョージア工科大学の治験審査委員会(IRB)によって設定されたガイドラインに準拠しています。
1.採血および赤血球単離法
- 10ミリリットルのヘパリン化バキュテナーチューブ中にドナーからの血液の40〜120ミリリットルを収集します。コレクションの4時間以内にPBMC(末梢血単核細胞)の分離を開始します。この時間中、RTで血液を保つ。
注:これは下PBMCの収量になりますようにRTまたは4℃における血液のO / Nストレージが推奨されていません 。 - 氷冷(4℃)を滅菌PBSで1:全血の1希釈する。
- ピペット空、無菌の50mlの円錐チューブに氷のように冷たい親水性多糖類の10ミリリットル。静かに親水性多糖類の上に希釈した全血を移す。
- 非常にゆっくりとチューブの側面に沿ってゆっくり設定やピペット血液中の25ミリリットルピペットを使用してください。血液が前にセントリに糖類と混合されていないことを確認してくださいfugation親水性多糖類は、細胞に対して毒性とそうでない場合であるため、PBMCの収率が低くなります。
- 4℃で400×gで30分間遠心血液サンプル。可能な場合は、遠心分離後の良好な分離のための最大値の半分に遠心分離機のブレーキ速度を低下させる。
- 遠心分離した血液サンプルの血漿/血小板分画から吸引する。慎重に直接パックRBC層の上に親水性の多糖類の層を吸引除去する。
- パックされたRBCの8〜10ミリリットルを収集し、1希釈する:非無菌の0.9%NaCl生理食塩水で1を。
2.共焦点顕微鏡評価糖化の血塊構造(模擬糖尿病血塊)
- 37℃でのヒトフィブリノーゲンおよび蛍光標識されたヒトフィブリノゲン結合体を解凍。
- マイクロ遠心チューブを卒業した0.5ミリリットルに次のようにピペット。
- 健康、通常のフィブリノゲンの塊については、10%の蛍光標識したヒトフィブリノーゲンヒトフィブリノゲンをミックス5 mg / mlの濃度で50mMのトリス/ 100mMのNaCl緩衝液中のコンジュゲート。
- 人工的に糖化フィブリノゲンは、(糖尿病血栓をシミュレートするため)6.8 mg / mlでの得られた濃度50mMのトリス/ 100mMのNaClに溶解したグルコースの5 mM溶液中のヒトフィブリノーゲンおよび10%の蛍光標識されたフィブリノゲン結合体をインキュベートする。
- 光への曝露を避けるために、不透明材料を用いたマイクロ遠心管を覆う。 48時間、37℃の水浴中でチューブをインキュベートする。
- スライドの2側面に薄い接着剤を貼り付けてガラス顕微鏡スライド上室を作る。
- 48時間のインキュベーション期間の後、RTで活性化XIII因子およびヒトαトロンビンを解凍することによってフィブリン形成のための試薬を調製する。
- 5のCaCl 2のバッファに80 U / mlに活性化XIII因子を希釈します。
- 5のCaCl 2のバッファに4 U / mlにトロンビンを希釈します。
- 通常の血栓のために、フィブリノゲン、活性化XIII因子、およびトロンビンの最終濃度は2.5メートルであることを確認G / mlで、20 U / mlで、それぞれ50μlの容量で1単位/ ml、。
- 糖化血栓のために、フィブリノゲン、活性化XIII因子、およびトロンビンの最終濃度がそれぞれ50μlの容量で、3.4 mg / mlの、20 U / mlとし、1単位/ mlであることを確認してください。
- すぐに接着剤によって形成されたチャンバー内にフィブリン溶液を30μlのピペット。
- 接着剤の2層の上に0.15ミリメートルの厚さの22ミリメートル×22 mmのガラスカバースリップを置きます。乾燥からフィブリン塊を防止するための明確な接着剤で開放側をシール。接着剤はフィブリン塊と相互作用しないことを確認してください。
- フィブリン塊は、共焦点イメージングの前に2時間21〜23℃で重合することができるようにします。
- 488nmのアルゴンレーザーを40X / 1.30オイルM27レンズを共焦点顕微鏡を用いて血栓の共焦点顕微鏡画像を取る。
鎌状赤血球患者からRBCを含むフィブリン塊の3共焦点顕微鏡評価
- 37℃でのヒトフィブリノーゲンおよび蛍光標識されたヒトフィブリノゲン結合体を解凍。
- マイクロ遠心チューブを卒業した0.5ミリリットルに次のようにピペット。
- 健康な、正常なフィブリン塊のために、5mg / mlの濃度で50mMのトリス/ 100mMのNaCl緩衝液中の10%の蛍光標識されたヒトフィブリノーゲン複合体とヒトフィブリノゲンを混ぜる。
- SCD RBCを含む塊、ヒトフィブリノーゲン及び50mMトリス/ 100mMのNaClフィブリノーゲンの得られる濃度が10 mg / mlであるような、10%、蛍光標識されたヒトフィブリノゲン結合体を混合する。
- 細胞標識溶液を使用して(通常のとRBC分離プロトコルから取得した鎌状赤血球患者からのもの両方)を単離したRBCにラベルを付けます。
- 任意の選択された無血清培地1ml当たり1×10 6の密度で細胞を懸濁。
- 細胞標識溶液に細胞懸濁液の5μL/ mlのを追加します。優しく穏やかにピペッティングでよく混ぜる。
- 37℃で5分間1500 rpmで標識されたサスペンションチューブを遠心する。
- 上清を除去し、静かに37℃の培地中の細胞を再懸濁。
- 洗浄手順(3.3.4および3.3.5)をさらに2回繰り返します。
- 5のCaCl 2のバッファに80 U / mlに活性化XIII因子を希釈します。
- 5のCaCl 2のバッファに4 U / mlにトロンビンを希釈します。
- 通常の血栓のために、フィブリノゲン、活性化XIII因子、およびトロンビンの最終濃度がそれぞれ50μlの容量で、2.5 mg / mlの、20 U / mlとし、1単位/ mlであることを確認してください。
- SCD RBCを含む塊については、フィブリノーゲン、活性化XIII因子、およびトロンビンの最終濃度は、50μlの容量でそれぞれ5 mg / mlの、20 U / mlであり、1 U / mlであること。確実
- フィブリン溶液へのラベルRBCのピペットを10μl。ピペット顕微鏡ガラス上のRBCとフィブリンの30μL(GLのための準備をスライドを参照してくださいycated血栓)。
- フィブリンは、共焦点イメージングの前に2時間21〜23℃で重合することができるようにします。
- 共焦点顕微鏡を使用して血餅の共焦点画像を撮影し、蛍光標識したフィブリンおよび赤血球を励起して488nmと633nmの波長の励起レーザを利用する。
糖化クロット構造における線維素溶解料金の4共焦点顕微鏡評価
- 糖化血栓における線維素溶解率評価のための糖化血栓(プロトコルステップ2)の共焦点顕微鏡プロトコルを繰り返します。
- 明確な接着剤を用いて、チャンバの両端をシールしないでください。フィブリン塊は、脱水を防ぐために、250mlの水を含む密閉筐体に21〜23℃で1.5時間重合することができるようにします。
- 重合後、共焦点顕微鏡を用いて血栓の画像を得る。
- チャンバーの開放端にピペットプラスミンおよび毛管作用を介して、血餅を介してプラスミンを分散させる。
- のために通常の濃度は、ピペット室の開口部にプラスミン200μgの/ mlの25μlを、正常と糖化線維素溶解実験。
- 減少した濃度、ピペット室の開口部には50μg/ mlで25μlの糖化血栓のために。
- 時系列機能を使用する血餅を溶解するプラスミンのリアルタイムのビデオ映像をキャプチャするために、共焦点顕微鏡ソフトウェア( 図1参照)。
- 取得モードをクリックし、選択して "時系列"をサイクル数と記録時間間隔を選択します。
5.フィブリン溶解料金の計算
- 面積(2500ミクロン2)を設定し、血餅の固定領域を溶解するのに必要な経過時間を計算することにより、溶解速度を決定する。以下の式( 図2)を使用して、溶解率を計算する。
フィブリン溶解料金の6.統計解析
- 統計分析ソフトウェアを使用して溶解データを分析する。一方向ANOVAおよび事後テューキー·クレーマー検定44,45を実行します。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
糖化フィブリンクロット構造の共焦点顕微鏡分析
正常および糖化血栓の共焦点顕微鏡画像を図3に示されている。通常の糖化血栓の共焦点顕微鏡分析は、糖化血餅とし、血餅重合中の活性化XIII因子を添加せずに両方の正常な凝血塊よりも小さい孔を有するより緻密であることが明らかである。 図3Aおよび3Bに、より高いフィブリン濃度( 図3C及び3D)と糖化血栓未満の緻密な構造を作成低いフィブリン濃度が存在する。
糖化血餅で観察大きな密度(単位面積当たりの繊維の数)は、糖尿病患者で起こる増加フィブリノゲン濃度の結果である。正常な凝血に、フィブリン繊維がより線形であったと活性化XIII因子で重合時に長い繊維を形成しているそう繊維間の架橋を形成する活性化XIII因子の結果である。糖化血餅の場合、繊維はさらに活性化XIII因子を添加して、短いように思われた。これはおそらく起因フィブリノーゲン分子上の糖化領域の存在に変更した重合プロセスの結果である。また、 図3の解析から、それがそうである繊維の厚さはまた、糖化ファイバからの蛍光がより低い強度を有するように見える理由である可能性が高い糖化の結果として減少したことである。
鎌状赤血球患者からRBCを含むフィブリン塊の共焦点顕微鏡分析
鎌状赤血球患者からの正常と血栓とRBCのフィブリン塊の構造の共焦点顕微鏡像を図4に示す。予測されたように、鎌状赤血球患者から赤血球を含むフィブリン塊の共焦点画像は、健康なフィブリンcのものより緻密な構造を有していたたくさん。 図4(a)は、フィブリンおよび正常なRBCの均質な分布を示している。しかし、 図4(b)に全くフィブリンネットワークが形成されていないフィブリン及びボイドの塊があります。鎌状赤血球患者由来のRBCを均質に分散されなかったのではなく、フィブリン塊に包埋した。増加した密度(単位面積当たりの繊維の数)はSCD患者における凝固亢進の結果として生じる増加したフィブリノゲン濃度の結果であった。さらに、凝集体を形成する鎌状赤血球患者からRBCの自然な傾向は、フィブリンネットワークに織り込まれるようになったRBCの塊を生ん。これは、通常の患者に比べて形態が著しく異なる異常な血塊構造の形成をもたらした。 図4Bからは、鎌状赤血球患者からの赤血球、フィブリンサンプル中の大きな不均一性を生じ、またフィブリン試料中のRBCの広い空間分布を引き起こしたことが観察された場合のCOM正常な赤血球との健全なフィブリン塊に比べ。対照的に、正常な赤血球との健全なフィブリン塊は、フィブリンネットワーク全体細胞のより均一な分散を示した。
それは、鎌状赤血球患者から赤血球中で重合し、サンプルに含まれているどのくらいのHbSを(鎌ヘモグロビン)は不明である。知られているものが、HbSを任意の量の存在は、正常のHbA分子対単位体積当たりのHbS分子の数が多い細胞を凝集させることである。パンら 46は、それらがデオキシのHbSの、及び、比較のために、オキシのHbS及びオキシ正常成人ヘモグロビンのHbAの凝集/クラスタリング効果を比較した研究では、この現象を実証した。溶液調製とそのサイズや数の後数秒以内に形成されたクラスターは、最大3時間のために比較的堅調に推移しました。研究の結論の一つは、オキシHBSとデオキシのHBs分子の両方がより高い数字デンでクラスタ化されたということでしたオキシのHbA温度の関数としての(通常の)分子よりsity。現在の研究に関連する、これは、鎌状赤血球患者からのRBCが一緒にクラスタ化する可能性が高いようで、それがフィブリノーゲン前駆体から重合されていたとしてフィブリンをトラップされたことを意味します。
ノーマルと糖化血栓の共焦点顕微鏡の溶解率解析
これは、線維素溶解率はプラスミン濃度が低下した糖化フィブリン塊に比べて、通常のフィブリン塊のために大きくなるであろうという仮説を立てた。この仮説を試験するために、共焦点顕微鏡は、プラスミンの添加によってフィブリン血餅の溶解速度を評価した。平均(平均)プラスミンを200μg/ mlの添加による通常のフィブリンの溶解速度は、43.2±2 /秒およびプラスミンの200μg/ mlのを加えて糖化フィブリンの平均値(平均)の溶解率は以下26.5であった29.7±11.2ミクロン2 /秒。で溶解糖化フィブリン塊のためにプラスミンの50μg/ mlのは、平均溶解率は12.8±3.1μm2で/ SEだった。 10サンプル毎(30サンプル)の合計、平均及び標準偏差値を決定するために使用した。これらの値は、図5に示されている。0.05のp値は、独立した実験群間の有意性を決定した。線維素溶解率の分析は、通常の血栓の値が減少したプラスミンで糖化(シミュレートされた糖尿病)の塊と比較することを実証した有意に異なっていた。
リアルタイムを得るための方法を詳細に共焦点顕微鏡ソフトウェアからの図1.サンプルのスクリーンショット、フィブリン血餅溶解の連続撮影。 THIの拡大版を表示するには、こちらをクリックしてくださいsのフィギュア。
フィブリンクロットサンプルの溶解速度を計算するために使用する固定領域図2.例の共焦点画像。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図3。健康で糖化(糖尿病)フィブリン塊の共焦点画像。緑色蛍光は、フィブリンネットワークを表す。糖化フィブリンは糖尿病患者に形成された血栓を表すのに対し、非糖化フィブリンは、健康な患者に形成された血栓を表します。 (A)活性化XIII因子を添加しない非糖化フィブリン。 (B)活性化XIII因子と非糖化フィブリン。 (Cは 強い>)糖化活性化XIII因子なしのフィブリンおよび(D)活性化XIII因子と糖化フィブリン。赤スケールバーは、50μmを示す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
鎌状赤血球患者からのRBCを有する図正常なRBCおよびフィブリン塊との健全なフィブリン塊の4共焦点画像を。緑色蛍光はフィブリンネットワークとマゼンタが鎌状赤血球患者から健康とRBCをラベル表し。 (A)活性化XIII因子を持つ通常のフィブリン濃度と鎌状赤血球患者からの活性化XIII因子と赤血球との(B)の増加フィブリンで健康な赤血球。白いスケールバーは、50μmを示す。画像(B)中の白丸は認識可能な鎌状赤血球を示している。
図糖化(糖尿病)フィブリン塊と減少プラスミン濃度の糖化の塊に比べて、通常のフィブリン塊の5線溶率。統計的有意性は、一方向ANOVAおよび事後テューキー·クレーマー多重比較検定に基づいて決定した。 ANOVA分析は、溶解率の平均間の有意差があったことを示した。チューキー·クレイマー検定は、p <0.05でプラスミンが低下した通常の凝血塊との間の平均値の有意差があったことを示した。 *正常な凝血塊からの有意差を示す。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
疾患状態における凝固機構の構造についての意味のあるデータを得るためには、これらの条件下でのタンパク質および細胞の効果を決定するために、凝固に関与する因子を単離することが重要である。このプロトコルは、in vitroで 、糖尿病およびSCDの状態でフィブリン塊の構造を調査する目的で開発された。
改変された条件は、凝固亢進、アテローム血栓症、およびCVDを引き起こすので、それは、疾患状態におけるフィブリン形成およびフィブリン溶解に関与するメカニズムを理解する必要がある。この実験で得られた共焦点画像から、亢進活性が増加したフィブリノーゲン濃度を引き起こし、糖尿病およびSCDの状態で起こることが明らかである。ネットワーク全体でより多くの分岐点と小さい細孔を有する密度の高いフィブリンネットワークにおける増加フィブリノーゲン濃度の結果。 SCD患者フィブリンネットワークでは、より多くのフィブリン存在府があるだけでなくそれがクラスタにフィブリンを閉じ込めるようにT鎌状赤血球患者から赤血球の集約性質もネットワークの構造を変更します。鎌状赤血球患者の赤血球の塊は、ネットワーク内のフィブリンクラスターの多孔性を低減するが、ネットワーク全体での空隙の濃度を増加させるように思われる。糖化血栓の線維素溶解分析の結果は健康で、正常な血栓のそれよりも減少したプラスミンと低いこと糖化血栓での溶解率の仮説を支持した。しかし、結果はプラスミンの正常な濃度の糖化血栓の溶解率に関する決定的な証拠を提供しなかった。したがって、通常のプラスミン濃度の糖尿病患者のために、効率的な方法でフィブリン塊を分解するのに十分な線維素溶解活性が存在し得ることを結論付けることができる。
この調査研究で行った実験では、単離されたタンパク質及び赤血球ではなく、全血及び血漿を用いた。使用することにより、分離されたタンパク質は、フィブリン塊を合成するために、病気の血栓正常対の間に変更された構造の原因を決定することができる。これは非常に他の血漿タンパク質はフィブリン塊の構造及び形態に干渉する有する可能性を減少させた。それらは、細胞死およびタンパク質分解に対してより脆弱であるしかし、単離されたタンパク質を使用することによって、それが適切に細胞およびタンパク質を格納し、処理するために重要である。
この研究のために選択された共焦点顕微鏡イメージング技術は、細胞およびタンパク質の天然の血栓特性を保持しながらフィブリン血餅構造の像を得る能力によるものであった。共焦点顕微鏡はまた、改善されたコントラスト及び伝統的な光の縮小コピーに比べてノイズが低減された試料の光学的分解能を与えることが示されている。レーザ光が入るのをブロックする非収束光をピンホールに向けられる。共焦点顕微鏡の活用の必要性を不要に固定液の化学物質の添加;したがって、細胞およびタンパク質は、フィブリン塊を形成するそれらの天然のタンパク質の活性を維持することができた。その結果、細胞、タンパク質、および酵素は、リアルタイムの活動の画像やビデオをキャプチャするための共焦点顕微鏡を使用することができ、それらの天然の状態で機能した。共焦点顕微鏡により、フィブリン塊の3D画像が捕捉され、フィブリン塊のプラスミン消化のビデオがリアルタイムで得られた。血餅溶解プロセスの時系列のビデオをキャプチャするために凝固さプラスミンを追加する場合には、均質フィブリンマトリックスを介して酵素を分散させるためにプラスミンを介して毛管作用を使用することが重要であった。これは、追加されたプラスミンの濃度は正確であり、酵素はプラスミンを添加したことをローカル·エリアとは対照的に、全体の血餅を溶解させていることを確認するために行った。
方法この研究で得られた結果は、血餅溶解を見出しダンらによって行われた研究と同様であった率は、対照被験者25よりも糖尿病患者で有意に低かった。両方の研究では、糖尿病(糖化)血栓の溶解率の有意差があった。しかしながら、現在のプロトコルを正確に減少するためプラスミンレベルの糖尿病の状態を表すことができる。さらに、この調査研究の線維素溶解に異なる時間間隔で離散的なセクションの分析とは対照的に、共焦点顕微鏡を使用してリアルタイムで連続的に撮影した。ウートンら 47はフィブリン血餅の溶解を調査し、血餅の溶解のためのレートを調べる溶解前面速度(センチメートル/秒)を採用している。彼らは、フロント速度を決定するために、それらの研究において、共焦点画像解析を使用した。代わりに溶解フロント速度の(画像を共焦点で分析された方法のため)現在の研究では、溶解領域の速度を使用した。さらに私たちの研究で開発された方法を検証するために、48で著者は、の数学的モデルを記載したそれらは線維素溶解の実効速度定数の関数としての溶解フロント速度を規定したプラスミンによるフィブリン血餅溶解。方程式は次のように与えられる:
ここに、 線維素溶解の実効速度定数を表し、K aは吸着定数、C 午後であるプラスミンの濃度であり、ρFnがフィブリンの密度である。測定量の場合 (現在の研究では、共焦点解析により測定)が利用され、連鎖ルールが採用され、これにつながる。
このように、実験のための線維素溶解の実効速度定数はにつながる:
この関係は、線維素溶解の実効速度定数(推測 )プラスミン濃度(C 午後 )と領域の溶解速度の関数である 。
この技術はまた、血栓症の研究にするために重要であるSCD患者、少しこの病気に対するフィブリンおよび凝固メカニズムについても知られているからである。フィブリン塊の構造上のSCDの影響で実施が非常に少数の研究が行われている。したがって、この研究から収集した共焦点画像は、取り込まれた鎌状赤血球と血塊構造の稀な可視化を提供します。
グループ間の手段の違いを比較するために、一方向ANOVAおよび事後テューキー·クレーマーテストを使用。一元配置ANOVAは、独立したグループ間の平均値の統計的有意差を決定するために使用される統計的検定である。テューキー·クレーマー事後テストは、各独立したグループからの平均値を比較し、グループの手段が互いに統計的に異なるかを決定するために使用される。一方向ANOVAを実行する前に、結果が有効であることを確実にするために満たされなければならない6前提があります。 6の仮定は以下のとおりです。連続従属変数(溶解率)、独立したヴァリアー一つのイベントが別のイベントに影響を与えない起こるように、各グループ内のデータを観察し、独立して二つ以上の独立したカテゴリ基からなるBLE(糖化、正常、および減少プラスミン糖化)、及び(これはデータで重複がないことを保証する。) 、重大な異常値を含まないデータセットは、通常、シャピロ·ウィルク統計的検定によって検証データ、及びレーベン統計的検定によって検証データにおける分散の均一性を配布した。これらの仮定が満たされた後、一方向ANOVAおよび事後テューキー·クレーマー検定は統計的有意性を判定するための閾値として0.05のp値を用いて行った。一方向ANOVAおよび事後テューキー·クレーマーテストの厳格な詳細については、44,45を参照してください。
全体として、この方法は、それらの天然の状態で(病的状態に起因する)は、正常と異常なフィブリン塊の画像化を可能にします。この方法はまた、同様に血餅溶解のリアルタイムイメージングのための詳細を提供溶解率の統計的分析など。血栓が生成し、インビトロで画像化することができる容易さは、細胞及び組織工学における広範囲の用途に有用である。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PBS | Life Technologies | 10010031 | |
Ficoll-Paque (hydrophilic polysaccharide) | GE Healthcare | 45-001-749 | |
10 ml heparinized vacutainer tubes | BD Biosciences | 366643 | |
Human Fibrinogen | Enzyme Research Laboratories | N/A | |
Alexa Fluor 488 human fibrinogen conjugate | Molecular Probes | F13191 | |
0.5 ml graduated microcentrifuge tube | Fisher Scientific | 05-408-120 | |
Glucose powder | Life Technologies | 15023-02 | |
FXIIIa | Enzyme Research Laboratories | N/A | |
VIS Confocal Microscope | Zeiss LSM 510 | LSM 510 | |
50 mM Tris | Lonza | S50-642 | |
Calcium Chloride (CaCl2) | Sigma Aldrich | 449709-10G | |
Vybrant DiD cell-labeling solution | Life Technologies | L7781 | |
Plasmin | Enzyme Research Laboratories | N/A | |
Sodium Chloride (5 M NaCl) | Life Technologies | AM9759 | |
Statistical Modeling Software | IBM | SPSS Statistics 22 |
References
- Averett, R. D., et al. A Modular Fibrinogen Model that Captures the Stress-Strain Behavior of Fibers. Biophysical Journal. 103, 1537-1544 (2012).
- Carlisle, C. R., et al. The mechanical properties of individual, electrospun fibrinogen fibers. Biomaterials. 30, 1205-1213 (2009).
- Falvo, M. R., Gorkun, O. V., Lord, S. T. The molecular origins of the mechanical properties of fibrin. Biophysical Chemistry. 152, 15-20 (2010).
- Guthold, M., Cho, S. S. Fibrinogen Unfolding Mechanisms Are Not Too Much of a Stretch. Structure. 19, 1536-1538 (2011).
- Gerth, C., Roberts, W. W., Ferry, J. D. Rheology of fibrin clots II: Linear viscoelastic behavior in shear creep. Biophysical Chemistry. 2 (74), 208-217 (1974).
- Nelb, G. W., Kamykowski, G. W., Ferry, J. D. Rheology of fibrin clots. v. shear modulus, creep, and creep recovery of fine unligated clots. Biophysical Chemistry. 13 (81), 15-23 (1981).
- Roberts, W. W., Kramer, O., Rosser, R. W., Nestler, F. H. M., Ferry, J. D. Rheology of fibrin clots. I.: Dynamic viscoelastic properties and fluid permeation. Biophysical Chemistry. 1, 152-160 (1974).
- Ryan, E. A., Mockros, L. F., Weisel, J. W., Lorand, L. Structural Origins of Fibrin Clot Rheology. Biophysical Journal. 77, 2813-2826 (1999).
- Weisel, J. W. Fibrin assembly. Lateral aggregation and the role of the two pairs of fibrinopeptides. Biophysical Journal. 50, 1079-1093 (1986).
- Weisel, J. W. The mechanical properties of fibrin for basic scientists and clinicians. Biophysical Chemistry. 112, 267-276 (2004).
- Wolberg, A. S. Thrombin generation and fibrin clot structure. Blood Reviews. 21, 131-142 (2007).
- Wolberg, A. S., Campbell, R. A. Thrombin generation, fibrin clot formation and hemostasis. Transfusion and Apheresis Science. 38, 15-23 (2008).
- Yeromonahos, C., Polack, B., Caton, F. Nanostructure of the Fibrin Clot. Biophysical Journal. 99, 2018-2027 (2010).
- Dunn, E. J. Fibrinogen and fibrin clot structure in diabetes. Herz. 29, 470-479 (2004).
- Gladwin, M. T., Sachdev, V. Cardiovascular abnormalities in sickle cell disease. Journal of the American College of Cardiology. 59, 1123-1133 (2012).
- Collet, J. P., et al. Altered Fibrin Architecture Is Associated With Hypofibrinolysis and Premature Coronary Atherothrombosis. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. 26, 2567-2573 (2006).
- Carr, M. E. Diabetes mellitus: a hypercoagulable state. Journal of Diabetes and its Complications. 15, 44-54 (2001).
- Ajjan, R. A., Ariëns, R. A. S. Cardiovascular disease and heritability of the prothrombotic state. Blood Reviews. 23, 67-78 (2009).
- Standeven, K. F., Ariëns, R. A. S., Grant, P. J. The molecular physiology and pathology of fibrin structure/function. Blood Reviews. 19, 275-288 (2005).
- American Diabetes Association. , Available from: http://www.diabetes.org/ (2014).
- Alzahrani, S., Ajjan, R. Review article: Coagulation and fibrinolysis in diabetes. Diabetes and Vascular Disease Research. 7, 260-273 (2010).
- Sickle Cell Disease Association of America, Inc. , Available from: http://www.sicklecelldisease.org/ (2014).
- Stuart, M. J., Nagel, R. L. Sickle-cell disease. The Lancet. 364, 1343-1360 (2004).
- Dunn, E. J., Ariëns, R. A. S., Grant, P. J. The influence of type 2 diabetes on fibrin structure and function. Diabetologia. 48, 1198-1206 (2005).
- Dunn, E. J., Philippou, H., Ariëns, R. A. S., Grant, P. J. Molecular mechanisms involved in the resistance of fibrin to clot lysis by plasmin in subjects with type 2 diabetes mellitus. Diabetologia. 49, 1071-1080 (2006).
- Famodu, A., Reid, H. Plasma fibrinogen levels in sickle cell disease. Tropical and geographical medicine. 39, 36-38 (1987).
- Richardson, S., Matthews, K., Stuart, J., Geddes, A., Wilcox, R. Serial Changes in Coagulation and Viscosity during Sickle-Cell Crisis. British journal of haematology. 41, 95-103 (1979).
- Ataga, K. I., Orringer, E. P. Hypercoagulability in sickle cell disease: a curious paradox. The American Journal of Medicine. 115, 721-728 (2003).
- Collet, J. P., et al. Altered fibrin architecture is associated with hypofibrinolysis and premature coronary atherothrombosis. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. 26, 2567-2573 (2006).
- Barazzoni, R., et al. Increased Fibrinogen Production in Type 2 Diabetic Patients without Detectable Vascular Complications: Correlation with Plasma Glucagon Concentrations. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 85, 3121-3125 (2000).
- Ceriello, A. Coagulation activation in diabetes mellitus: the role of hyperglycaemia and therapeutic prospects. Diabetologia. 36, 1119-1125 (1993).
- Mayne, E. E., Bridges, J. M., Weaver, J. A. Platelet adhesiveness, plasma fibrinogen and factor VIII levels in diabetes mellitus. Diabetologia. 6, 436-440 (1970).
- Weisel, J. W. Fibrinogen and fibrin. Advances in protein chemistry. 70, 247-299 (2005).
- Collet, J., et al. Influence of Fibrin Network Conformation and Fibrin Fiber Diameter on Fibrinolysis Speed Dynamic and Structural Approaches by Confocal Microscopy. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. 20, 1354-1361 (2000).
- Jörneskog, G., et al. Altered properties of the fibrin gel structure in patients with IDDM. Diabetologia. 39, 1519-1523 (1996).
- Svensson, J., et al. Acetylation and glycation of fibrinogen in vitro occur at specific lysine residues in a concentration dependent manner: A mass spectrometric and isotope labeling study. Biochemical and Biophysical Research Communications. 421, 335-342 (2012).
- Pieters, M., et al. Glycation of fibrinogen in uncontrolled diabetic patients and the effects of glycaemic control on fibrinogen glycation. Thrombosis Research. 120, 439-446 (2007).
- Baradet, T. C., Haselgrove, J. C., Weisel, J. W. Three-dimensional reconstruction of fibrin clot networks from stereoscopic intermediate voltage electron microscope images and analysis of branching. Biophysical journal. 68, 1551-1560 (1995).
- Campbell, R. A., Overmyer, K. A., Selzman, C. H., Sheridan, B. C., Wolberg, A. S. Contributions of extravascular and intravascular cells to fibrin network formation, structure, and stability. Blood. 114, 4886-4896 (2009).
- Curtis, D. J., et al. A study of microstructural templating in fibrin-thrombin gel networks by spectral and viscoelastic analysis. Soft Matter. 9, 4883-4889 (2013).
- Kim, E., et al. Correlation between fibrin network structure and mechanical properties: an experimental and computational analysis. Soft Matter. 7, 4983-4992 (2011).
- Keegan, P. M., Surapaneni, S., Platt, M. O. Sickle cell disease activates peripheral blood mononuclear cells to induce cathepsins k and v activity in endothelial cells. Anemia. 2012, 201781 (2012).
- Allison, A. Properties of sickle-cell haemoglobin. Biochemical Journal. 65, 212 (1957).
- Kuehl, R. O. Design of experiments : statistical principles of research design and analysis. , 2nd ed, Cengage Learning. Pacific Grove, CA. (2000).
- Lindman, H. R. Analysis of variance in experimental designs. , Springer-Verlag Publishing. New York, N.Y., USA. (1992).
- Pan, W., Galkin, O., Filobelo, L., Nagel, R. L., Vekilov, P. G. Metastable Mesoscopic Clusters in Solutions of Sickle-Cell Hemoglobin. Biophysical Journal. 92, 267-277 (2007).
- Wootton, D. M., Popel, A. S., Alevriadou, B. R. An experimental and theoretical study on the dissolution of mural fibrin clots by tissue-type plasminogen activator. Biotechnology and bioengineering. 77, 405-419 (2002).
- Sazonova, I. Y., et al. 127 Mathematic model of fibrin clot lysis by plasmin. Fibrinolysis and Proteolysis. 12, Suppl 1. 45 (1998).